1.2.2.1. Thit b chp nhn th và các ng dng máy ch
Thẻ thông minh được đưa vào thiết bị chấp nhận thẻ, được kết nối tới một máy tính khác. Thiết bị chấp nhận thẻđược chia làm hai loại: đầu đọc thẻ và thiết bịđầu cuối (terminal).
Đầu đọc được kết nối tới cổng nối tiếp, cổng song song hoặc cổng USB của máy tính, qua đó thẻ thông minh được truyền thông. Đầu đọc có khe cắm chứa thẻ
thông minh, hoặc có thể nhận dữ liệu thông qua trường điện từđối với thẻ không tiếp xúc. Thông thường thẻ đọc không đủ thông minh để xử lý dữ liệu, có thể có các hàm dò và sửa lỗi nếu việc truyền dữ liệu không tương thích với giao thức truyền thông mức dưới.
Thiết bịđầu cuối, có máy tính của riêng nó. Một thiết bịđầu cuối tích hợp
đầu đọc thẻ như là một thành phần của nó. Ta có thể thấy các thiết bịđầu cuối như
các điểm bán hàng (point of sales – POS) hoặc máy rút tiền tự động (Automatic Teller Machines – ATMs). Bên cạnh chức năng của đầu đọc thẻ, thiết bịđầu cuối
1.2.2.2. Mô hình truyn thông vi th thông minh
Việc truyền thông giữa thẻ và máy chủ là bán song công, có nghĩa là dữ
liệu chỉ có thể truyền từ thẻđến máy chủ hoặc từ máy chủđến thẻ chứ không thể
theo cả hai hướng một lúc.
Thẻ thông minh tương tác với máy tính bằng cách sử dụng các gói tin của riêng nó - được gọi là APDUs (Application Protocol Data Units - đơn vị dữ liệu giao thức ứng dụng). Một APDU chứa một lệnh hoặc một thông điệp trả lời.
Thẻ thông minh đóng vai trò thụđộng trong mô hình chủ - tớ với máy chủ. Nó đợi lệnh APDU từ máy chủ. Sau đó thực hiện chỉ thị trong lệnh và trả lời máy chủ với APDU phản hồi. Các lệnh APDU và APDU phản hồi được truyền đan xen giữa máy chủ và thẻ.
1.2.2.3. Giao thc APDU
Được chỉ ra trong chuẩn ISO 7816-4, APDU là một giao thức ở mức ứng dụng giữa thẻ thông minh và ứng dụng của máy chủ. Các thông điệp APDU gồm hai loại cấu trúc: một được sử dụng bởi ứng dụng máy chủ từ phía thiết bị chấp nhận thẻđể gửi lệnh đến thẻ và một được sử dụng bởi thẻđể gửi thông điệp trả lời cho ứng dụng máy chủ. Tương ứng với chúng là hai lớp APDU lệnh (Command APDU C-APDU) và APDU phản hồi (Response APDU R-APDU).
Một lệnh APDU luôn có lệnh R-APDU tạo thành cặp tương ứng. Cấu trúc APDU lệnh:
CLA INS P1 P2 P3 Data with length P3
Cấu trúc APDU phản hồi:
Data with length Le SW1 SW2
Header của APDU lệnh gồm 4 bytes: CLA (“lớp” chỉ thị), INS (“mã” chỉ
thị), và P1, P2 (tham số 1 và 2). Byte “lớp” xác định loại APDU lệnh và APDU phản hồi. Byte “mã” xác định chỉ thị của lệnh. Hai tham số P1 và P2 xác định thêm thông tin cho chỉ thị. Tham số P3 xác định độ dài trường dữ liệu (theo byte). Phần sau header trong APDU lệnh là phần tùy chọn chi tiết có độ dài đa dạng. Trường Lc trong phần chi tiết chỉ rõ độ dài của trường dữ liệu (theo byte). Trường dữ liệu chứa dữ liệu được truyền tới thẻ để thực hiện lệnh được chỉ rõ trong header của APDU. Byte cuối cùng trong phần chi tiết APDU lệnh là trường Le, nó chỉ ra số byte mà máy chủ chờ thẻ phản hồi.
APDU phản hồi, được gửi bởi thẻ để trả lời cho APDU lệnh, bao gồm một chi tiết tùy chọn và phần bắt buộc kèm theo. Phần chi tiết bao gồm trường dữ liệu có độ dài được xác định bởi trường Le trong APDU lệnh tương ứng. Phần bắt buộc bao gồm hai trường SW1 và SW2, đi cùng với nhau được gọi là từ trạng thái, biểu thị trạng thái xử lý của thẻ sau khi thực hiện APDU lệnh. Ví dụ: từ trạng thái “0x9000” có nghĩa là một lệnh đã được thực hiện thành công và trọn vẹn.
Trường dữ liệu là tùy chọn đối với cả APDU lệnh và APDU phản hồi. Do
đó, APDU còn được phân loại thêm theo 5 loại sau, dựa trên đặc điểm có chứa trường dữ liệu trong APDU lệnh và APDU phản hồi hay không.
o Trường hợp 1: Không đầu vào/Không đầu ra
CLA INS P1 P2 P3 SW1 SW2
lgth (='00') '90' '00'
o Trường hợp 2: Không đầu vào/Đầu ra có độ dài biết trước
CLA INS P1 P2 P3 DATA with length lgth SW1 SW2
Lgth '90' '00'
NOTE: lgth='00' tương ứng dữ liệu truyền 256 bytes. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o Trường hợp 3: Không đầu vào/Đầu ra có độ dài chưa biết trước
CLA INS P1 P2 P3 SW1 SW2
lgth (='00') '9F' lgth1
GET RESPONSE
CLA INS P1 P2 P3 DATA with length lgth2 ≤≤≤≤ lgth1 SW1 SW2
lgth2 '90' '00'
o Trường hợp 4: Có đầu vào/Không đầu ra
CLA INS P1 P2 P3 DATA with length lgth SW1 SW2
Lgth '90' '00'
o Trường hợp 5: Có đầu vào/Đầu ra có độ dài biết trước hoặc không
CLA INS P1 P2 P3 DATA with length lgth SW1 SW2
Lgth '9F' lgth1
GET RESPONSE
Trường hợp 1: không có dữ liệu được truyền tới hoặc nhận từ thẻ, APDU lệnh chỉ chứa header, APDU phản hồi chỉ chứa từ trạng thái.
Trường hợp 2: không có dữ liệu được truyền tới thẻ, nhưng có dữ liệu phản hồi từ thẻ. Chi tiết APDU lệnh chỉ chứa 1 byte - trường Le, nó chỉ rõ số byte dữ
liệu cần có trong APDU phản hồi.
Trường hợp 3: không có dữ liệu được truyền tới thẻ, nhưng có dữ liệu phản hồi từ thẻ. Tuy nhiên độ dài của dữ liệu phản hồi không được chỉ rõ.
Trường hợp 4: dữ liệu được truyền tới thẻ, nhưng không có dữ liệu được trả
về do kết quả của quá trình xử lý lệnh. Chi tiết của APDU lệnh bao gồm trường Lc và trường dữ liệu. Trường Lc chỉ ra độ dài của trường dữ liệu. APDU phản hồi chỉ
chứa từ trạng thái.
Trường hợp 5: dữ liệu được truyền tới thẻ và dữ liệu được trả về từ thẻ là kết quả của quá trình xử lý lệnh. Chi tiết APDU lệnh bao gồm trường Lc, trường dữ liệu và trường Le. APDU phản hồi gồm cả dữ liệu và từ trạng thái.
1.2.2.4. Mã hoá bit (bit encoding)
Mã hoá bit trực tiếp hay đảo bit đều được dùng trong thẻ thông minh
o Trực tiếp (xuôi thứ tự):
o Đảo bit (ngược thứ tự )
1.2.2.5. Giao thc TPDU
APDU được truyền bởi giao thức mức tiếp theo – giao thức truyền thông,
được định nghĩa trong ISO 7816 – 3. Cấu trúc dữ liệu được trao đổi giữa máy chủ
và thẻ sử dụng giao thức truyền thông được gọi là giao thức truyền thông đơn vị
dữ liệu (Transport Protocol Data Unit - TPDU). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hai giao thức truyền thông được dùng chủ yếu trong các hệ thống thẻ thông minh hiện nay là T = 0 và T = 1.
Giao thức T = 0 là giao thức hướng byte, có nghĩa là đơn vị nhỏ nhất được xử lý và truyền đi bởi giao thức là một byte. Giao thức T = 1 là hướng khối, tức là một khối gồm một số byte liên tiếp, là đơn vị dữ liệu nhỏ nhất có thể truyền giữa thẻ và máy chủ.
Cấu trúc TPDU được dùng trong giao thức T = 0 và T = 1 là khá khác nhau. T= 0 là giao thức truyền ký tự bán song công không đồng bộ. Hầu hết các thẻ thông minh sử dụng giao thức T =0. Tất cả các thẻ cho mạng di động GSM
đều dùng giao thức này.
T = 1 là giao thức truyền khối dữ liệu bán song công không đồng bộ. Thẻ
có thể hỗ trợ cả hai giao thức này, khi đó thiết bị đầu cuối sẽ lựa chọn giao thức nào được sử dụng.
Ta xem xét đặc điểm của hai giao thức này. T = 0
Giao thức truyền ký tự bán song công không đồng bộ. Thẻ có thể phát và nhận dữ liệu.
Một lệnh không thể gửi dữ liệu tới thẻ rồi nhận dữ liệu phản hồi đồng thời. Giao thức không chỉ ra hướng của dữ liệu.
Thiết bịđầu cuối phải biết hướng dữ liệu.
o Dữ liệu tới thẻ, ví dụ lệnh ghi
o Dữ liệu từ thẻ, ví dụ lệnh đọc
T = 1
Giao thức truyền khối bán song công không đồng bộ. Dữ liệu có thểđược truyền theo cả hai hướng.
Lệnh và dữ liệu trong trường thông tin. Lệnh và dữ liệu trong khung độc lập. Không có byte kiểm tra chẵn lẻ.
1.2.2.6. Thông đip tr li đ xác lp li (ATR)
Ngay sau khi bật nguồn, thẻ thông minh gửi thông điệp trả lời để xác lập lại (answer to reset –ATR) tới máy chủ. Thông điệp này truyền tới máy chủ các thông số yêu cầu bởi thẻđể thiết lập kênh kết nối truyền dữ liệu. ATR có thể có từ 2 đến 33 byte. Byte đầu tiên định nghĩa kiểu mã bit (trực tiếp hay đảo ngược). ATR còn chứa các tham số truyền tín hiệu như giao thức truyền thông được thẻ hỗ trợ (T=0 hoặc T =1), tốc độ truyền dữ liệu, các tham số phần cứng của thẻ như số thứ tự
chip, phiên bản làm mặt nạ cho chip, nhà sản xuất …
1.2.3. Hệđiều hành thẻ thông minh
Hệ điều hành thẻ thông minh gần giống như hệ điều hành máy để bàn (desktop) như DOS, UNIX hay Window. Ngoài ra, hệ điều hành thẻ thông minh hỗ trợ một tập hợp các lệnh, dựa vào đó để xây dựng các ứng dụng của người dùng. ISO 7816 – 4 đã được chuẩn hóa có thể hỗ trợ tập hợp lớn các chỉ thị trong
định dạng của APDU. Một hệđiều hành thẻ thông minh có thể hỗ trợ một số hay tất cả các lệnh APDU khi nhà sản xuất thêm vào và mở rộng.
Các lệnh APDU phần lớn hướng file hệ thống, như các lệnh lựa chọn file và truy cập file. Trong trường hợp này, một ứng dụng của người dùng thường là một file dữ liệu lưu thông tin cụ thể của ứng dụng. Ngữ nghĩa và chỉ thịđể truy cập file dữ liệu ứng dụng được thực hiện bởi hệđiều hành. Việc phân chia giữa hệ điều hành và ứng dụng không được định nghĩa rõ ràng. Các hệđiều hành mới hỗ
trợ tốt hơn sự phân chia lớp hệ thống và nạp về mã ứng dụng của người dùng.
1.2.4. Các File hệ thống trong thẻ thông minh
Thẻ thông minh lưu trữ thông tin bằng các file dữ liệu. Các file dữ liệu này
được tổ chức dưới dạng cây phân cấp theo chuẩn ISO 7816 – 4. Người ta chia làm ba loại: thư mục gốc (master file -MF), thư mục chuyên dụng (dedicated file -DF) và các file cơ bản (elementary file – EF). Các file này dùng để quản trị hoặc cho
ứng dụng.
Dữ liệu được lưu trong các file được quản lý bởi hệ điều hành. Các file gồm có header, được quản lý bởi thẻ thông minh và phần tùy chọn là chi tiết. Header chứa các thông tin liên quan đến cấu trúc và thuộc tính của file, còn phần chi tiết chứa dữ liệu của file.
1.2.4.1. Th mc gc (Master File - MF)
Thư mục gốc (MF) của hệ thống file và là duy nhất cho mỗi thẻ. MF được kích hoạt khi thẻ được đưa vào thiết bị đọc thẻ (ví dụ điện thoại di động). MF không thể bị xoá khi thẻ còn hoạt động. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.2.4.2. Th mc chuyên dng (Dedicated File - DF)
DF là thư mục của thẻ thông minh, nó lưu các thư mục chuyên dụng khác và các file cơ bản. DF lưu trữ dữ liệu ứng dụng. Về bản chất vật lý, nó là một khối bộ nhớ tĩnh và có một khối header. Tất cả các DF được phân chia về vật lý và logic với DF khác, để tránh sựảnh hưởng lẫn nhau giữa các ứng dụng khác nhau. Một số DF có thể chia sẻ tài nguyên chung qua MF.
Các DF ở mức đầu tiên tồn tại trong thẻ SIM như sau: DFGSM, chứa các ứng dụng cho GSM và DCS 1800.
DFIS41, chứa ứng dụng cho IS41.
DFTELECOM, chứa các dịch vụ dành cho viễn thông.
DFFP-CTS, chứa các ứng dụng cho phần cốđịnh CTS.
Tất cả các thư mục này là mức con ngay dưới của MF.
1.2.4.3. File c bn (Elementary File - EF)
Những file này chứa dữ liệu thực sự. Chúng bao gồm một chi tiết và một header. Có 4 loại EF: file trong suốt (transparent), cố định tuyến tính (linear fixed), biến đổi tuyến tính (linear variable) và cốđịnh nối vòng (cyclic fixed).
Hình 1-7 Cấu trúc file trong thẻ thông minh
o EF trong suốt (Transparent EF)
Đó là EF có cấu trúc gồm các byte liên tiếp. Byte đầu tiên có địa chỉ ‘00’. Khi file được đọc hoặc cập nhật, byte được kích hoạt sẽ được tham chiếu qua địa chỉ offset, nó biểu thị vị trí bắt đầu của byte và độ dài được đọc hoặc cập nhật tính từ vị trí đó. Header của file trong suốt biểu thịđộ dài chi tiết của file.
o EF cốđịnh tuyến tính (Linear fixed EF)
Kiểu EF này gồm các bản ghi liên tiếp có cùng độ dài (cố định). Mỗi bản ghi được định danh duy nhất bởi số thứ tự bản ghi. Độ dài của bản ghi và số bản
Liên kết với cấu trúc trong suốt, ta có thể có một số cách để truy nhập các bản ghi của file này. Có thể truy cập qua số thứ tự bản ghi, bằng cách sử dụng chế độ TRƯỚC – SAU, hoặc bằng cách sử dụng dạng tìm kiếm từ đầu file. File này cũng có giới hạn theo chuẩn ISO 7816 – 4, số bản ghi tối đa trong file tuyến tính cốđịnh là 254, và mỗi bản ghi có độ dài không vượt quá 255 bytes.
o EF nối vòng (Cyclic EF)
Có cấu trúc tương tự file cốđịnh tuyến tính. Nó gồm có số cố định các bản ghi với độ dài các bản ghi là cốđịnh. Điểm khác nhau với file tuyến tính cố định là có liên kết giữa bản ghi đầu tiên và cuối cùng. Theo cách này, khi con trỏ bản ghi ở bản ghi cuối cùng, bản ghi tiếp theo là bản ghi đầu tiên, khi con trỏở bản ghi
đầu tiên, bản ghi trước nó là bản ghi cuối cùng.
EF nối vòng được sử dụng phổ biến cho việc lưu trữ thông tin theo mốc thời gian. Theo cách này, khi tất cả các bản ghi đã được sử dụng, dữ liệu tiếp theo sẽ ghi đè bản lên ghi cũ nhất đã được dùng, sử dụng phương thức TRƯỚC. Với thao tác đọc, phương thức tìm địa chỉ bản ghi là TRƯỚC, SAU, HIỆN TẠI và SỐ
HIỆU BẢN GHI.
1.2.5. Truy cập File
1.2.5.1. Đnh danh file
Định danh được dùng đểđánh địa chỉ mỗi thư mục/file trong thẻ SIM. Định danh bao gồm hai byte và được thể hiện dưới dạng mã hexa. Byte đầu tiên của
định danh xác định kiểu thư mục/file. Định danh file cho GSM như sau: Thư mục gốc: 3F
Mức đầu tiên của thư mục chuyên dụng: 7F Mức thứ hai của thư mục chuyên dụng: 5F File cơ bản dưới mức MF: 2F
File cơ bản dưới mức DF đầu tiên: 6F File cơ bản dưới mức DF thứ hai: 4F
1.2.5.2. Các phng thc la ch n file
Các thiết bị di động được kích hoạt, thư mục gốc sẽđược chọn và trở thành thư mục hiện tại. Mỗi thư mục/file của SIM có thể được lựa chọn bởi lệnh SELECT. Có một số luật cần tuân theo để việc lựa chọn thư mục/file thành công. Từ thư mục/file hiện tại, các thư mục/file sau có thểđược lựa chọn:
Thư mục gốc (MF).
Thư mục chuyên dụng hiện tại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thư mục chuyên dụng mức cha của thư mục hiện tại.
Bất kỳ thư mục chuyên dụng nào là mức con liền kề của thư mục chuyên dụng cha của thư mục hiện tại.
Bất kỳ thư mục chuyên dụng nào là con của thư mục hiện tại.
Tất cả việc lựa chọn thư mục/file được thực hiện bởi dùng định danh của thư mục/file được lựa chọn
1.2.5.3. Điu kin truy cp file
Để lựa chọn một file của thẻ SIM, cần có một số điều kiện truy cập phải tuân theo. Điều kiện truy cập chỉ áp dụng cho file cơ bản, thư mục gốc và thư mục chuyên dụng không có điều kiện truy cập.
Các điều kiện truy cập được định nghĩa cho các file của SIM như sau: ALWAYS: Không có giới hạn về chức năng được thực hiện.
CHV1: Chức năng này chỉ được thực hiện khi giá trị CHV1 được nhập
đúng, hoặc CHV1 bị vô hiệu (disable), hay lệnh UNBLOCK CHV1 đã được thực hiện thành công ở bước trước.
CHV2: Được thực hiện khi giá trị CHV2 được nhập đúng, hoặc khi lệnh